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電磁水表為什么會發生電極極化現象
發布時間：
2022-05-13
智能電磁水表是一種新型的全電子智能水表，具有高性能、低壓損、壽命長等特點。它是物聯網技術在供水系統中應用的重要終端。其核心是應用電磁感應的流量傳感器。電極作為傳感器中拾取信號的重要組成部分，直接接觸被測介質。
流體介質的壓力、溫度和腐蝕性會對金屬電極產生不同程度的影響。電極的工藝和維護是業內的熱門話題，但沒有深入闡述其原理。研究金屬電極的極化干擾原理，提出改進工藝，對提高傳感器的信噪比，特別是微電流勵磁的智能電磁水表的測量擴展范圍具有重要的指導意義。
電極化的一般行為：
不同的金屬導體接觸或連接會產生不同的電勢，這被稱為接觸電勢。根據固體能帶理論，由于兩種金屬的費米能級（導帶中電子的最高占據能級，即占用電子和不占用電子區域的分界面的集合，代表電子的化學勢）不同，當兩種金屬接觸時，可以交換電子，產生從高化學勢到低化學勢的電子流動。這種化學能轉化為電能的典型應用之一是金屬的原電池效應，其逆過程是電解池。這兩個過程都與金屬電極在水中的行為有關。
原電池包括兩個半電池反應，即陽極反應和陰極反應。其中，陽極（負極）失去電子氧化反應導致電勢升高，陰極（正極）得到電子發生還原反應，其電勢降低。相反，電解池將電能轉化為化學能。
通常，兩個電極是由相同材料制成的金屬，即費米能級幾乎相同。如果沒有外部電源，就不會發生電子轉移。當兩個金屬電極放置在電解液中并連接到外部電源時，液體介質將被電解，電子將從高電勢電極（正極）流向低電勢電極（負極）形成電流。
這時在兩電極附近同樣發生電化學半反應（微電池）陽極（正極）失去電子發生氧化反應電勢升高，陰極（負極）得到電子 發生還原反應電勢降低。因此隨著時間的累積，正極的電勢不斷升高，負極的電勢不斷降低，相當于形成了一個與外接電源同向的電池串聯在回路中。這正是水流體電磁檢測技術中，恒磁勵磁情況下信號電極在被測液體中所經歷情形，即電極發生了極化。當有電流通過時，電極電位偏離其平衡電位的現象被稱為電極的極化。此時極化電勢同相疊加到信號電勢上，會產生直流干擾。
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